F9: Elementär motorreglering (EMS-Kap 11) och Varvtalsreglering (PE-Kap 9)

Transkript

1 F9: Elementär motorreglerng EMS-Kp och Vrvtlreglerng PE-Kp 9

2 Allmänt om motorreglerng I de flet ppltoner med roternde elmner efterträvr nvändren: En önd poton potonreglerng Ett önt vrvtl vrvtlreglerng Ett önt moment momentreglerng Efterom den nducerde em:n en pännng är proportonell mot vrvtlet och vrdmomentet är proportonellt mot nrtrömmen för en roternde elmn å n mn tän g de två nedert puntern ovn om Spännngreglerng Strömreglerng vlet betyder tt reonemngen v ommer tt för rörnde motorreglerng även gäller ndr rfteletron ppltoner om wtchde nätggregt SMPS.

3 Vrför behöv reglerng Räcer nte tyrnng? I mång elmnppltoner å är motorvrvtlet den tyrd eller reglerde uttorheten. I en pump- eller flätpplton är det nte å vtgt tt vrvtlet är ext det önde. Här räcer det oft med öppen tyrnng v vrvtlet. För en ynronmn tyr mn det ynron vrvtlet och låter U/f vr l med eller mndre än U n /f n för tt begrän flödet och undv mgnet mättnng. Dett ll VHz-tyrnng. I ndr ppltoner om vlver måte vrvtlet regler nog. Mn måte ådn fll t hänyn tll efterläpnng, tt retner ändrr g med temperturen, mgnet mättnng, ledpännngfll ho rfthlvledre omvndlre, blnngtd för tt undv genomtändnng trntorhlvbryggor, övermodulton,

4 Vrför behöv reglerng? Det blr lltå väldgt mycet tt t hänyn tll Itället n mn ju mät den verlg trömmen och jämför med den önde. Om trömmen är för låg å n mn ju ö pännngen. På å ätt behöver mn ju nte vet hur tor retner, ledpännngfll, blnngttd, etc är. Em:n går nte tt mät dret eletr mner Om mn behöver en noggrnn poton- eller vrvtlreglerng å måte mn mät och återoppl motvrnde torhet. Om mn nöjer g med ett vrvtlreglerfel på c % tört vd låg htgheter å n mn tt vrvtlet med hjälp v en nver motormodell.

5 Kdreglerng Snbbte loopen nnert den eletr tdontnten mnt lltå är tröm-loopen nbbt. Yttre loopen pr börvärde tll den nre. Vrvtlregultorn utgnl är ett momentbörvärde prop. mot trömbörvärde. En eventuell potonregler-loop hde hmnt utnför vrvtl-loopen dv utgnlen från potonregultorn är ett vrvtlbörvärde. + - Vrvtlbörvärde + Vrvtl-ärvärde Strömbörvärde Spännngbörvärde Strömärvärde Vrvtlregultor Strömregultor Modultor 4-vdr. LS-omv DC-motor Fgur.2. Prncpellt uteende för drvytemet för en ltrömmn.

6 Mtemtt I Från Kp 8 Ltrömmnen: l m m J u L J L L R dt d Fgur 8.8. Språngv ändrng v rotorpännngen från 0 tll 00 V. De tre förloppen motvrr tre ol tröghetmoment teg om -2-5 gånger mnen eget tröghetmoment. 2 m me el R J R L

7 Mtemtt II Oft är den eletr tdontnten mycet mndre än den men dv << me. Dett gör tt mn n eprer dynmen vlet betyder tt vrvtlet n betrt om ontnt under ett trömteg och tt ett trömteg är momentnt ur vrvtlregultorn ynvnel. Dett betyder tt mn n välj regultorprmetrr för nre och yttre loopen vr för g dv utn tt t hänyn tll den ndr. + - Vrvtlbörvärde + Vrvtl-ärvärde Strömbörvärde Spännngbörvärde Strömärvärde Vrvtlregultor Strömregultor Modultor 4-vdr. LS-omv DC-motor Fgur.2. Prncpellt uteende för drvytemet för en ltrömmn.

8 Momentreglerng den nre loopen För en permnentmgneterd ltrömmn Antg tt << me V n betrt vrvtlet om ontnt under en trömändrng! Oberver tt trömreglerng och momentreglerng är mm Där ter * betecnr börvärde. Om mn borter från R : En tddret motvrghet Forwrd Euler-pproxmton m r m r dt d L R dt d L R u 0 m m * * m r L u

9 Momentreglerng den nre loopen För en permnentmgneterd ltrömmn Antg tt trömmen når tt börvärde på ett mpel-ntervll. Dett ll ded-bet reglerng. Om börvärde nder med ter * å n dett rv: Om nrpännngen om berän ocå betrt om ett börvärde, om c tll bärvågmodultorn om n tur tyr trntorern omvndlren v drvretrn, å gäller: Där =L / ll ded-bet förtärnng. Oberver tt det är vtgt tt nte r ändrr g under trömändrngen. * m r m r m r L L u * * *

10 Momentreglerng den nre loopen Grft n trömregler-loopen åådlggör om MALAB/Smuln-blocchemt fguren nedn. Dett blocchem vrr mot: m r m r m r L L u * * * Strömbörvärde /h Sturton K u l wr DC Pm Fgur.3. DC motor med trömregultor.

11 Momentreglerytem för växeltrömmner Exempel PMSM * x * y +_ +_ x y regultor regultor u * x u * y j r *, u 2 3 u *. b. c Modultor u, b, c Krfteletron förtärre j r 3 2 x, y,, b, c r Rotoroordnter Sttoroordnter Fgur.8. 3-fg växeltrömmn reglerd genom vetorreglerng.

12 Vrvtlreglerng den yttre loopen Vrvtlregultorn jämför börvärdet med ärvärdet på vrvtlet mätt eller ttt och de utgnl är ett momentbörvärde om l om tll ett trömbörvärde. För tt betämm regultorprmetrrn för vrvtlregultorn n mn nturlgtv t hänyn tll hel ytemet dv nluder moment- eller trömregultorn dynm nlyen. Dett är åfll nget mn hndränr frm utn mn får nvänd MALAB eller lnnde. Mn n tället betrt en förenld modell för moment- eller trömregultorn. Efterom trömregultorn oft är degnd å tt den hr ded-bet eller nätn ded-bet-förtärnng å n mn betrt den nre loopen om ett fört ordnngen LP-flter med tdontnt. Alterntvt n mn nätt tt momentärvärdet är l med de börvärde.

13 Vrvtlreglerng den yttre loopen Fguren nedn vr en jämförele melln tegvret från ett momentnt ytem ärvärdet = börvärdet, ded-bet ytem och fört ordnngen ytem. Strömreferen Ded-bet Efter : ordnngen tdontnt Fgur.4. Strömbörvärde, trömärvärde med ded bet -regultor mt trömbörvärdet fltrert med en : ordnngen tdontnt.

14 Vrvtlreglerng den yttre loopen Det lutn ytemet med moment- eller trömregultorn modellerd om ett fört ordnngen ytem med tdontnt. Oberver tt vrvtlregultorn nedn är en enel P-regultor med förtärnngen K. Ltmoment Kw.+ current loop Vrvtlbörvärde Momentbörvärde Momentärvärde J Inert Fgur.5. Vrvtlreglerytemet på blocchemform frevenplnet. Hel moment-loopen repreenter v en : ordnngen tdontnt.

15 Vrvtlreglerng den yttre loopen Det lutn ytemet överförngfunton, poler och förtärnng för en rent reel dubbelpol ge v * J J J OBS Fel urmterl Kp! Ltmoment J 4 Kw.+ current loop Vrvtlbörvärde Momentbörvärde Momentärvärde J Inert Fgur.5. Vrvtlreglerytemet på blocchemform frevenplnet. Hel moment-loopen repreenter v en : ordnngen tdontnt.

16 Vrvtlreglerytem båd looprn Step Sum 2.5* Kw +/-mx / /Pm 0 K /h +/- u_mx u l wr * Pm DC Fgur.6. Ltrömmn med dreglerng v rotorvrvtl. Vrvtlregultorn är en ren P-regultor med begrännng v mx vrdmoment. Strömregultorn är ocå en ren P-regultor med begrännng v rotorpännngreferenen * p p J 2 J Fgur.7. Stegvr rotorvrvtlet med vrvtlregultorn förtärnng ntälld på gränen tll oclltor poler och med dubbl förtärnngen. Smplngntervllet = m. Motorn prmetrr är R =0 W, L =0.0 H, m =.0 V och J =0.05 gm 2.

17 Potonreglerng En ytterlgre yttre loop Det lutn ytemet överförngfunton och poler för P-regultorer ge v:

18 Vrvtlreglerng PI-regultor Vrvtlreglerytemet på blocchemform med momentregler-loopen modellerd om momentn v fguren nedn Det lutn ytemet överförngfunton och poler ge v:

19 Vrvtlreglerng PI-regultor och ymmetrt optmum I Vrvtlreglerytemet på blocchemform med momentregler-loopen modellerd om ett fört ordnngen ytem med tdontnt v nedn Det öppn ytemet överförngfunton ge v: G K J tc

20 Vrvtlreglerng PI-regultor och ymmetrt optmum II Bode dgrm för det öppn ytemet v fgur nedn G K J tc

21 Vrvtlreglerng PI-regultor och ymmetrt optmum III Överförngfunton lutn ytemet: Nämnrpolynom verlgt och önt: 3 Vd ymmetrt optmum: K Vlet betyder tt 0 tc J 2 K J J tc tc K J G tc , där tc tc K K Jtc Jtc 2 K J tc K J tc

22 Vrvtlreglerng Invern v lågpflter återopplngen Vd återopplng v vrvtlgnl n mn behöv fltrer det mätt vrvtlet för tt mn nvern v bru och törnngr. Efterom tdontnten ett ådnt lågpflter är tor f >0 tc å n mn borte från moment- eller tröm regultorn dynm. Regultorprmetrrn vd ymmetrt optmum ge v J 2 2 K J0, där 0 0 f